Діелектрична проникність
Рівень поляризуемости речовини характеризується особливою величиною, яку називають діелектрична проникність. Розглянемо, що це за величина.
Припустимо, що напруженість однорідного поля між двох заряджених пластин в порожнечі дорівнює Е . Тепер заповнимо проміжок між ними будь-яким діелектриком. Електричні заряди, які з`являться на кордоні між діелектриком і провідником завдяки його поляризації, частково нейтралізують дію зарядів на пластинах. Напруженість Е даного поля стане менше напруженості Е .
Досвід виявляє, що при послідовному заповненні проміжку між пластинами рівними діелектриками, величини напруженості поля виявляться різними. Тому знаючи величину відносини напруженості електрополя між пластинами під час відсутності діелектрика Е і при наявності діелектрика Е, можна визначати його здатність до поляризації, тобто його діелектричну проникність. Цю величину прийнято позначати грецькою буквою (епсилон). Отже, можна написати:
= Е / Е.
Діелектрична проникність демонструє, у скільки разів напруженість поля даних зарядів в діелектрику (однорідному) буде менше, ніж у вакуумі.
Зменшення сили взаємодії між зарядами викликано процесами поляризації середовища. В електричному полі електрони в атомах і молекулах зменшуються по відношенню до іонів, і виникає дипольний момент. Тобто ті молекули, у яких є свій дипольний момент (зокрема молекули води), орієнтуються в електричному полі. Ці моменти створюють власне електричне поле, яке протидіє тому полю, яке викликало їх появу. В результаті сумарна електричне поле зменшується. У невеликих полях це явище описують за допомогою поняття діелектричної проникності.
Нижче приведена діелектрична проникність у вакуумі різних речовин:
Повітря ................................. .... 1,0006
Парафін .............................. .... 2
Плексиглас (оргскло) ...... 3-4
Ебоніт ................................. .. ... 4
Фарфор ................................. .... 7
Скло .............................. .. ...... .4-7
Слюда ................................. .. ... .4-5
Шовк натуральний ............ 4-5
Шифер .............................. 6-7
Янтар .............................. ... ...... 12,8
Вода .................................... ... ... .81
Дані значення діелектричної проникності речовин ставляться до оточуючих температур в межах 18-20 ° С. Так, діелектрична проникність твердих тіл незначно змінюється з температурою, винятком є сегнетоелектрики.
Навпаки, у газів вона зменшується через підвищення температури і зростає в зв`язку зі збільшенням тиску. У практиці діелектрична проникність повітря приймається за одиницю.
Домішки в невеликих кількостях мало впливають на рівень діелектричної проникності рідин.
Якщо два довільних точкових заряди помістити в діелектрик, то напруженість поля, створюваного кожним з цих зарядів в точці знаходження іншого заряду, зменшується в раз. З цього випливає, що сила, з якою ці заряди взаємодіють один з іншим, також в разів менше. Тому закон Кулона для зарядів, поміщених в діелектрик, виражається формулою:
F = (q q ) / ( r²-).
в системі СІ:
F = (q q ) / (4&pi- r²-),
де F - є силою взаємодії, q і q , - величини зарядів, - є абсолютною діелектричною проникністю середовища, г - дистанція між точковими зарядами.
Значення чисельно можна показати в відносних одиницях (по відношенню до значення абсолютної діелектричної проникності вакууму ). Величина = / називають відносною діелектричною проникністю. Вона розкриває, у скільки разів взаємодія між зарядами в нескінченній однорідному середовищі слабкіше, ніж в вакууме- = / часто називають комплексна діелектрична проникність. Чисельне значення величини , а також її розмірність залежні від того, яка система одиниць вибрана- а значення - не залежить. Так, в системі СГСЕ = 1 (ця четверта основна одиниця) - в системі СІ діелектрична проникність вакууму виражається:
= 1 / (4&pi- 9 10 ) Фарада / метр = 8,85 10 ¹-²- ф / м (в цій системі є похідною величиною).
